LOGO

Fisiología del Sistema Respiratorio.

FACULTAD: Odontología

CÓDIGO: BS1001

DOCENTE: Edali Gloria Ortega Miranda

PERIODO ACADÉMICO: 2014-1

CONTENIDOS

Regulación de la respiración

Mecánica ventilatoria.

Anatomía

Difusión de los gases.

Transporte de los gases por la sangre.

• Circulación alveolar: arteria pulmonar

• Circulación bronquial: aorta arterias bronquiales

Netter FH: Atlas of Clinical Anatomy, DxR Development Group Inc, 1999.

FOSAS NASALES

7

Funciones:

• Prepara el aire

inspirado

• Permite una

buena emisión de

la voz .

FARINGE

• Permite el pasaje del

aire.

• Actúa como cavidad de

resonancia móvil.

• Amplifica el tono de voz

durante la fonación.

FUNCIONES DE LA TRAQUEA

TRANSPORTE:

Vía abierta al aire

inhalado y exhalado

desde los pulmones

FUNCIONES DEL PULMÓN

RESPIRATORIA REGULADORA DEPÓSITO

SANGUÍNEO

Es la más

importante.

Los pulmones son

los órganos mas

importantes en la

eliminación de

ácido carbónico,

principal producto

ácido del desecho

del metabolismo.

Casi un 20% de la

circulación

sanguínea se

encuentra dentro

de ellos.

La eliminación

de calor es

directamente

proporcional a la

frecuencia

respiratoria.

SON

TERMOGÉNESIS

PROCESO RESPIRATORIO

Ventilación pulmonar: inspiración y espiración.

Respiración externa ( pulmonar) : se gana O2 y pierde CO2.

Respiración interna ( tisular): se pierde O2 y se gana CO2.

RESPIRACIÓN

Proceso que lleva implícito el intercambio de gases. Tiene dos

etapas fundamentales.

Inspiración

Espiración

La respiración puede ser tisular, celular, etc. Lo importante es que

todo lo que involucre intercambio de gases es respiración.

S. Respiratorio

S. Cardiovascular

TEJIDOS

RELACIONES

EVENTOS DE LA RESPIRACIÓN

RESPIRACIÓN

4 EVENTOS

Ventilación

pulmonar Difusión Transporte Regulación

PO2: 100 mmHg

PCO2: 40 mmHg

PO2: 96 mmHg

PCO2: 40 mmHg PO2: 40 mmHg

PCO2: 46 mmHg

músculos

respiratorios

control

sensores

PO2: 96 mmHg

PCO2: 40 mmHg

alvéolo

vías aéreas

capilares

pulmonares

capilares

sistémicos

VP AP

AI

VI

VD

AD

Ao VC PO2: 40 mmHg

PCO2: 46 mmHg

Sectores del Sistema Respiratorio

O2

CO2

VENTILACION

DIFUSION

PERFUSION AP VP

PATRÓN RESPIRATORIO

Se refiere a:

• Profundidad de la respiración

• Frecuencia respiratoria

MECÁNICA VENTILATORIA

Fuerzas que garantizan la entrada de aire al

pulmón:

• Contracción de los músculos inspiratorios.

• Presión negativa intrapleural: -4 a -5 mmHg. En la

inspiración aumenta hasta -7 a -8 mmHg.

• Presión intraalveolar: Mantiene al alveolo abierto. De

0 mmHg en reposo, pero en la inspiración es de -1

mmHg (con esto logra la entrada de aire al alveolo y la

distensión alveolar).

MECÁNICA VENTILATORIA

Fuerzas que garantizan la espiración:

• Proceso pasivo de relajación de los músculos, sólo

intervienen los músculos espiratorios en la espiración

forzada.

• Presión negativa intrapleural regresa a su valor

normal de -4 a -5 mmHg.

• Presión intraalveolar Se hace positiva (+1 mmHg;

(con esto el aire sale).

MECÁNICA VENTILATORIA

Evitan el colapso alveolar:

• Presión negativa intrapleural.

• Volumen residual.

• Tensión superficial. (dependiente de la sustancia

surfactante que se produce en los neumocitos ti´po

dos)

MECÁNICA VENTILATORIA

VENTILACIÓN PULMONAR

25

Modificaciones del volumen

pulmonar, presión alveolar,

presión pleural y presión

transpulmonar durante la

respiración normal.

VOLÚMENES PULMONARES

VOLUMEN

DE AIRE

CORRIENTE

(VAC)

VOLUMEN

DE RESERVA

INSPIRATORIA

(VRI) VOLUMEN

DE RESERVA

ESPIRATORIA

(VRE)

VOLUMEN

RESIDUAL

(VR)

MECÁNICA VENTILATORIA

• Volumen de aire corriente: Cantidad de aire que entra y

sale del pulmón con cada respiración sin ser esforzada.

Aprox 500ml.

• Volumen de reserva inspiratoria: Cantidad de volumen

que entra luego de una inspiración normal. De 3000ml.

• Volumen de reserva espiratoria: Volumen que puede

espirarse esforzadamente luego de una espiración normal.

De 1100ml.

• Volumen residual: Volumen que queda dentro del pulmón.

De 1200ml

MECÁNICA VENTILATORIA

Fuerzas que se oponen a la salida de aire:

• FUERZAS DE RESISTIVIDAD.

• Resistencia que ofrecen las vías a la salida de aire.

• Estrechamente ligada al diámetro de las vías, de forma

inversamente proporcional.

• Todo aumento de la longitud de las vías respiratorias, aumenta la

resistencia de las vías respiratorias.

• Fisiológicamente, al inspirar aumenta el diámetro, al espirar

disminuye el diámetro.

MECÁNICA VENTILATORIA

• TASA DE VENTILACIÓN PULMONAR

IVA = (VC – VD) x FR

IVA: Intensidad de ventilación alveolar

VC: Volumen corriente

VD: Espacio muerto

FR: Frecuencia respiratoria

INTENSIDAD DE VENTILACIÓN ALVEOLAR

VENTILACIÓN ALVEOLAR

• La ventilación alveolar es el volumen de aire que alcanza los

alvéolos en un minuto y participa en el intercambio de gases.

• En cada inspiración corriente ingresa al pulmón

aproximadamente 500 ml de aire, de los cuales unos 150 ml

ocupan el árbol bronquial y no participan en el intercambio

gaseoso por lo que se le denomina espacio muerto

anatómico y al resto ventilación alveolar

MECÁNICA VENTILATORIA

Espacio muerto:

• Espacio del Aparato Respiratorio donde el

individuo no intercambia aire. Puede ser:

• Anatómico: Estructuras que no intercambian desde

un punto de vista anatómico.

• Fisiológico: Cuando se pierde la relación VA/Q

(Cuando los alveolos se colapsan o rompen)

Variables de la Ventilación

O2

CO2

VENTILACION

DIFUSION

PERFUSION AP

VP

• Control

• Vías motoras

• Caja toráxica

• Sistema pleural

• Distensibilidad pulmonar

• Permeabilidad de vías aéreas

• Una vez que el alveolo está ventilado, se produce la difusión de gases.

• Aire atmosférico: Mezcla de O2 y N.

• La difusión de gases es en ambos sentidos.

• La difusión de gases es pasiva, por gradiente de presión.

• La difusión de los gases también depende de la solubilidad de los gases.

DIFUSIÓN DE GASES

DIFUSIÓN ALVEOLO CAPILAR

40

• Se produce por las diferencias

de presión parcial entre el

alvéolo y la sangre, para cada

gas.

• Son fenómenos físicos y

pasivos.

• “TODO GAS SE DIRIGE DE

UNA ZONA DE ALTA

PRESIÓN HACIA OTRA DE

BAJA PRESIÓN”

• Fuerza que ejerce sobre la vía respiratoria, está dada por la concentración del gas o su solubilidad.

• Factores que estabilizan la Pr parcial de un gas: • Intensidad de ventilación alveolar – volumen minuto • Membrana respiratoria:

• Grosor: 0,2-0,9 micras • Superficie en m2 de intercambio: 7m2 • Coeficiente de difusión de gas: 20 veces mayor para

el CO2 que para O2.

DIFUSIÓN DE GASES

Presión parcial de un gas

Difusión

F = A.D.GP

E

• F = Flujo gaseoso transmembrana

• A = Área expuesta

• D = Difusión del gas

• GP = Gradiente de presiones parciales

• E = Espesor de la membrana

DIFUSION = SOLUBILIDAD

DENSIDAD

Densidad del O2 menor que CO2: difunde 1.17 veces más

Solubilidad del CO2 mayor que O2: difunde 24 veces más

La difusión del CO2 es 20 veces más rápida

Difusión

DIFUSIÓN DE GASES

DIFUSIÓN DE GASES

Membrana respiratoria

DIFUSIÓN DE GASES

Membrana respiratoria

Mecánica del flujo sanguíneo en

las tres zonas de flujo sanguíneo

del pulmón:

• zona 1, ausencia de flujo (la

presión del aire alveolar

[PALV] es mayor que la

presión arterial)

• zona 2, flujo intermitente (la

presión arterial sistólica

aumenta por encima de la

presión del aire alveolar,

aunque la presión arterial

diastólica disminuye por

debajo de la presión del aire

alveolar)

• zona 3, flujo continuo (la

presión arterial y la presión

capilar pulmonar [Pcp] son

mayores que la presión del

aire alveolar en todo

momento).

Esquema de la membrana alvéolo - capilar

Modif. de Bevilacqua F. y col. Ed. El Ateneo, 1985

DIFUSIÓN DE GASES

Relación VA/Q

• Para un flujo determinado hay una ventilación adecuada.

• En el pulmón hay 3 zonas diferentes en la relación VA/Q.

• Vértice: Por la presión hidrostática desciende la sangre – disminuye la

presión en capilares pulmonares – disminuye el flujo y se hace cero – la

relación VA/Q se hace cero – se desperdicia aire.

• Si VA es menor que el Q la relación tiende al infinito – poca ventilación para

un Q alto – disminuye la oxigenación de la sangre del tejido.

• Relación VA/Q con tendencia a cero: espacio muerto fisiológico

• Relación VA/Q con tendencia al infinito: cortocircuito o shunt

Relación V/Q normal

ventilación

perfusión

buena ventilación

mala perfusión

mala ventilación

buena perfusión

Relaciones cardiopulmonares

AD

VD

AP VP

AI

VI

Ao VC

VC

Netter FH: Atlas of Clinical Anatomy, DxR

Development Group Inc, 1999.

Variables de la Perfusión

Función del ventrículo derecho

Retornos venosos a aurículas derecha e izquierda

Resistencia arteriolar

Integridad del capilar

Circulación linfática

Grado de shunt A/V

AD

VD

AP VP AI

VI

Ao VC

VC

Netter FH: Atlas of Clinical Anatomy, DxR

Development Group Inc, 1999.

PRESIÓN PARCIAL

Región

Aire

Alveolo

Arteria

Intersticio

Célula

Vena

O2 160 100 95 40 35 40

CO2 0,3 40 40 45 46 45

Presión parcial de gases, a nivel del mar, en distintas regiones o partes

del organismo [mm Hg]

Presión parcial que ejerce un gas en cualquier vía respiratoria o vaso.

TRANSPORTE DE LOS

GASES EN LA SANGRE

OXÍGENO ANHIDRÍDO CARBÓNICO

Captación de O2

por sangre capilar

pulmonar

Modificaciones de la Po2 en

la sangre capilar pulmonar,

sangre arterial sistémica y

sangre capilar sistémica, que

muestran el efecto de la

≪mezcla venosa≫.

Difusión del oxigeno desde un capilar tisular periférico

hasta las células. (Po2 en el liquido intersticial = 40

mmHg, y en las células tisulares = 23 mmHg.)

Efecto del flujo sanguíneo y

de la velocidad de consumo

de oxígeno sobre la PO2

tisular

Captación de CO2 por la sangre en los capilares tisulares

(PCO2 en las células tisulares = 46 mmHg y en el líquido

intersticial = 45 mmHg)

Difusión del CO2 desde

la sangre pulmonar al

alvéolo.

Efecto del flujo sanguíneo y

de la velocidad metabólica

sobre la PCO2 de los tejidos

periféricos

OXÍGENO

DISUELTO

OXI

HEMOGLOBINA

El O2 no se disuelve

fácilmente en el agua, de

manera que el 2-3 % va

disuelto en el plasma

sanguíneo y el 97 % en la

hemoglobina.

SATURACIÓN DE LA HEMOGLOBINA

• Capacidad de la Hb para unirse al O2.

• Aumenta a medida que aumenta la PO2.

• Lo habitual es 97%

• La hemoglobina no sólo transporta el O2, sino

también lo libera en los tejidos.

CURVA DE DISOCIACIÓN OXÍGENO - HEMOGLOBINA

Factores que modifican el % de O2

unido a la Hb

• Aumento de la concentración de H+: disminuye el pH y esto

disminuye la afinidad del O2 por la Hb, por lo cual se libera O2.

• Aumento PCO2: Con hipercapnia la curva de Hb se desplaza hacia

abajo y la derecha, es decir, disminuye la afinidad del O2 por la Hb,

por lo cual se libera O2.

• Aumento de la T°: Disminuye la afinidad del O2 por la Hb, por lo

cual se libera O2.

• Aumento del 2,3 difosfoglicerato: la curva de Hb se desplaza

hacia abajo y la derecha, es decir, disminuye la afinidad del O2 por la

Hb, por lo cual se libera O2.

Factores que modifican el % de O2

unido a la Hb

• Alcalosis: Aumenta el pH y esto hace que la curva de disociación

vaya hacia la izquierda y hacia arriba.

• Disminución PCO2: la curva de Hb se desplaza hacia arriba y la

izquierda, es decir, aumenta la afinidad del O2 por la Hb, por lo cual

no se libera O2.

• Dosminución de la T°: Aumenta la afinidad del O2 por la Hb, por lo

cual no se libera O2 y aumenta la saturación de la Hb.

• Disminución del 2,3 difosfoglicerato: Aumenta la afinidad del O2

por la Hb, por lo cual no se libera O2 y aumenta la saturación de la

Hb.

ANIHIDRÍDO CARBÓNICO

DISUELTO COMBINADO COMPUESTO

CARBAMINADOS

TRANSPORTE DE CO2

• Se realiza del tejido a la sangre y de la sangre al alveolo.

• Requiere de 3 situaciones fundamentales:

• Estar disuelto en el plasma formando el ión bicarbonato (HCO3),

el que al unirse al H+ forma H2CO3 (ácido carbónico), el que se

disocia en CO2 y H2O.

• Unido a Hb formando carmabinohemoglobina.

• Unido a grupos aminos de las proteínas plasmáticas.

1. ¿Cómo cambia la curva de disociación de la Hb y por qué?

2. Estudiar la curva de disociación del CO2.

3. Estudiar el efecto Bohr.

4. Estudiar el efecto Haldane.

Suficiencia

respiratoria

¿Qué se debe medir?

¿Dónde se debe medir?

Se debe medir PO2 y

PCO2 en sangre arterial

sistémica

Fisiología Respiratoria

Suficiencia

respiratoria

Presencia en sangre

ARTERIAL SISTÉMICA

de:

PO2 60 mmHg

Y

PCO2 50 mmHg

En sangre arterial sistémica

Fisiología Respiratoria

Insuficiencia

respiratoria

Presencia en sangre

ARTERIAL SISTÉMICA

de:

PO2 < 60 mmHg

Y/O

PCO2 > 50 mmHg

En sangre arterial sistémica

Fisiopatología Respiratoria

CONTROL Y REGULACIÓN RESPIRATORIA

C. NERVIOSO C. QUÍMICO C. HUMORAL

Intervienen el PH

sanguíneo y la

presión parcial

del O2 y CO2 en

la sangre arterial

Se realiza mediante

quimiorreceptores que

son estimulados por

una elevación en la

PaCO2 y en la

concentración de H así

como por una caída en

la PO2

RESPIRATORIO

Ayuda a

controlar la

profundidad y

ritmicidad de

la respiración

A. Ritmicidad

Bulbar

A.

Apnéustica

A.

Neumotáxica

NERVIOSOS

• En SNC.

• Corteza (Ejemplo: antes de empezar el ejercicio)

• Centro Respiratorio:

• En tronco encefálico.

• Tiene varias áreas (5), de las que se conocen bien 4:

• Área bulbar con dos zonas

• Grupo respiratorio dorsal

• Grupo respiratorio ventral

• Área apnéutica (en puente bajo)

• Área neumotáxica (en puente alto)

• Área quimiosensible (descrita en regulación humoral)

• Centro Respiratorio puede funcionar sin necesidad de regulación

por la corteza pues sus neuronas son autoexcitables.

• Área bulbar dorsal: regula la respiración normal (al activarse hay

inspiración y al dejar de activarse se espira). Sus neuronas son

marcapasos de la respiración, que regulan el ritmo respiratorio.

• Área bulbar ventral: se excita cuando la inspiración va más allá

del VAC – controla el proceso de inspiración forzada y espiración

forzada.

• Área neumotáxica: limita la duración de la inspiración y aumenta

la frecuencia respiratoria.

• Área apnéutica: E.I.

Reflejo de insuflación de Hering-Breuer

• Receptores de distensión :

• En las paredes de los bronquios y de los bronquiolos.

• Transmiten señales a través de los vagos hacia el grupo respiratorio

dorsal cuando los pulmones están sobredistendidos.

• Se activan una respuesta de retroalimentación adecuada que

≪desconecta≫ la rampa inspiratoria y de esta manera interrumpe la

inspiración adicional.

• También aumenta la frecuencia de la respiración, al igual que ocurre

con las señales que proceden del centro neumotaxico.

• Mecanismo protector para impedir una insuflación pulmonar excesiva,

y no un ingrediente importante del control normal de la ventilación.

• Efecto casi nulo de la PO2 sobre la ventilación, siempre que la Po2

arterial sea mayor de 100 mmHg.

• A presiones menores de 100 mmHg la ventilación aumenta

aproximadamente al doble cuando la Po2 arterial disminuye a 60

mmHg y puede aumentar hasta cinco veces para Po2 muy bajas.

• En estas condiciones, es evidente que la Po2 arterial baja activa

intensamente el proceso ventilatorio.

• Como el efecto de la hipoxia en la ventilación es moderado para

Po2 superiores a 60-80 mmHg, la Pco2 y la respuesta del ion

hidrogeno son responsables principalmente de regular la ventilación

en personas sanas al nivel del mar.

La curva inferior muestra

el efecto de diferentes

niveles de Po2 arterial

sobre la ventilación

alveolar, de modo que se

produce un aumento de la

ventilación de seis veces

cuando la Po2 disminuye

del nivel normal de 100

mmHg hasta 20 mmHg.

La línea superior muestra

que se mantuvo la Pco2

arterial a un nivel

constante durante las

mediciones de este

estudio; también se

mantuvo constante el pH.

Diagrama compuesto

que muestra los efectos

interrelacionados de la

Pco2, la Po2 y el pH

sobre la ventilación

alveolar.

• Quimiorreceptores:

• Receptores que reconocen el nivel de O2 en la sangre.

• Son:

• Centrales:

• Área quimiosensible del Centro Respiratorio

• Periféricos:

• En cuerpo carotídeo

• En grandes arterias

• Receptores de estiramiento pulmonar:

• Receptores irritantes (al toser o estornudar se estimulan, lo

que hace que la glotis se cierre)

• Receptores en jota (yuxtacapilares, relacionados con

repletez de capilares)

• Receptores articulares y musculares (en ejercicio mandan

impulsos al Centro respiratorio)

Área Quimiosensible:

• Sensible a las concentraciones de CO2 y H+.

• CO2 atraviesa fácilmente la BHE, llega al LCR, allí se combina

con H20 y da H2CO3 (ácido carbónico), que se disocia en H+ y

HCO3 (bicarbonato).

• Son los H+ los que actúan directamente sobre el Área

Quimiosensible, aumentando la respiración.

• CO2: Estimulación indirecta.

• Los cambios de pH no modifican esto porque es arterial, la

hipercapnia sí.

1. Estudiar los modelos de: • Altura • Ejercicio

2. Buscar las diferencias en la gasometría arterial y venosa a nivel del mar y en la altura, y explicar el motivo de las diferencias.

3. Patrones patológicos: Patrón obstructivo y Patrón restrictivo